ES2273806T3 - Procedimiento y dispositivo de refrigeracion de un motor de vehiculo automovil. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de refrigeración de un motor de vehículo automóvil, consistente en regular el volumen y el caudal de un fluido portador de calor de refrigeración en un circuito hidráulico (2) provisto de una rama (4) provista de un accionador (14) controlado electrónicamente y provisto de medios (9) que forman radiador, comprendiendo el procedimiento una primera etapa de determinación de la temperatura (T) del fluido de refrigeración, una etapa de comparación de esta temperatura con una temperatura de umbral (T2) determinada, a partir de la cual el motor (1) es llamado "caliente", y, cuando la temperatura (T) del fluido es superior a la temperatura de umbral (T2), el caudal en la rama (4) de radiador es regulado de manera que se mantenga la temperatura (T) del líquido de refrigeración alrededor de un valor de referencia (Tc) determinado, presentando la curva representativa de la apertura (0) de la válvula termostática (4) en función de la temperatura (T) del fluido de refrigeración una histéresis (h1, h2) alrededor de la temperatura de referencia (Tc1, Tc2), de manera que se regula la temperatura (T) del líquido de refrigeración a la citada temperatura de referencia (Tc1, Tc2), caracterizado porque se determina la temperatura (Ta) del aire de admisión del motor (1), de manera que aumenta el caudal en la citada rama (4) cuando la temperatura (Ta) del aire de admisión del motor (1) aumenta por encima de un primer umbral (S1) determinado.
Description
Procedimiento y dispositivo de refrigeración de
un motor de vehículo automóvil.
La invención se refiere a un procedimiento y a
un dispositivo de refrigeración de un motor de vehículo
automóvil.
La invención se refiere más particularmente a un
dispositivo de refrigeración que comprende un circuito hidráulico
de fluido portador de calor de refrigeración, asociado a una bomba
de circulación de éste a través del motor del vehículo y diferentes
ramas del circuito. Equipos térmicos del vehículo pueden estar
dispuestos en las diferentes ramas del circuito.
Los sistemas de refrigeración son conocidos para
garantizar la resistencia de los motores a las tensiones
termomecánicas procedentes de la combustión. Por otra parte, se
llevan a cabo funciones complementarias además de la refrigeración
principal del motor, con el fin de mejorar el rendimiento global u
ofrecer y garantizar prestaciones a los usuarios de vehículos,
tales como, por ejemplo, el calentamiento del habitáculo.
Los sistemas de refrigeración son dimensionados
a partir de únicos puntos de funcionamiento a régimen máximo y a
plena carga del motor y están, por consiguiente, sobredimensionados
en la mayoría de los casos de utilización de los vehículos.
Así, los parámetros de funcionamiento del motor
no están optimizados, lo que provoca una degradación de los
rendimientos de este último, tal como un mayor consumo, un nivel
elevado de emisión de contaminantes, así como una reducción de la
comodidad térmica y acústica del vehículo.
El documento
FR-A-2 456 838 divulga un
procedimiento y un dispositivo de refrigeración de un motor de
vehículo automóvil, del tipo que comprende un circuito hidráulico
de fluido portador de calor, asociado a una bomba 2 de circulación
de éste a través del motor del vehículo y diferentes ramas del
circuito, en las cuales están dispuestos equipos térmicos del
vehículo, estando al menos algunas de las ramas del circuito
provistas de accionadores controlados electrónicamente de
regulación de la circulación del fluido en éstas, comprendiendo el
dispositivo medios de adquisición de informaciones relativas a las
condiciones de funcionamiento del vehículo, conectadas a medios de
control electrónico del funcionamiento de los accionadores, para
regular el volumen y el caudal de fluido en circulación en el
circuito hidráulico con el fin de optimizar el funcionamiento del
motor, comprendiendo el circuito una rama 8 provista de un
accionador 6 controlado y provisto de medios 3 que forman radiador,
siendo los medios de adquisición de informaciones aptos para
determinar la temperatura del fluido de refrigeración, de manera
que, cuando la temperatura del fluido es superior a una temperatura
de umbral de 95ºC determinada, a partir de la cual el motor es
llamado "caliente", los medios de control regulan el caudal en
la rama de radiador de manera que se mantenga la temperatura del
líquido de refrigeración alrededor de un valor de referencia, 95ºC,
determinado, caracterizado porque el accionador de la rama de
radiador está constituido por una válvula termostática apta para
ser controlada electrónicamente, y porque la curva representativa
de la apertura (fig. 5) de la válvula termostática 6 en función de
la temperatura del fluido de refrigeración presenta una histéresis
alrededor de la temperatura de referencia, de manera que se regule
la temperatura del líquido de refrigeración a la citada temperatura
de referencia.
El documento EP557113 describe un sistema de
refrigeración de un motor que comprende un bucle de líquido portador
de calor unido a un radiador, y medios de regulación del caudal del
líquido en este bucle. Los medios de regulación del caudal son
controlados a las condiciones de funcionamiento del vehículo, por
medio principalmente de captadores de la temperatura del líquido
situados en diferentes lugares del bucle. El caudal del líquido
portador de calor en el bucle radiador es controlado principalmente
para regular las temperaturas del líquido a la salida y a la
entrada del motor alrededor de valores de referencia
respectivos.
Sin embargo, este sistema tiene una estructura
compleja y utiliza un gran número de tamaños de estado medidos, sin
por lo tanto optimizar los intercambios térmicos con el líquido
portador de calor.
Un objeto de la presente invención es proponer
un procedimiento de refrigeración de un motor de vehículo automóvil,
paliando en todo o en parte inconvenientes de la técnica anterior
citados anteriormente.
Este objeto se alcanza mediante un procedimiento
de refrigeración de un motor de vehículo automóvil, consistente en
regular el volumen y el caudal de un fluido portador de calor de
refrigeración en un circuito hidráulico (2) provisto de una rama
(4) provista de un accionador (14) controlado electrónicamente y
provisto de medios (9) que forman radiador, comprendiendo el
procedimiento una primera etapa de determinación de la temperatura
(T) del fluido de refrigeración, una etapa de comparación de esta
temperatura con una temperatura de umbral (T2) determinada a partir
de la cual el motor (1) es llamado "caliente" y, cuando la
temperatura (T) del fluido es superior a la temperatura de umbral
(T2), el caudal en la rama (4) de radiador es regulado de manera que
se mantenga la temperatura (T) del líquido de refrigeración
alrededor de un valor de referencia (Tc) determinado, presentando
la curva representativa de la apertura (0) de la válvula
termostática (4), en función de la temperatura (T) del fluido de
refrigeración, una histéresis (h1, h2) alrededor de la temperatura
de referencia (Tc1, Tc2), de manera que se regule la temperatura
(T) del líquido de refrigeración a la citada temperatura de
referencia (Tc1, Tc2), caracterizado porque se determina la
temperatura (Ta) del aire de admisión del motor (1), de manera que
aumente el caudal en la citada rama (4) cuando la temperatura (Ta)
del aire de admisión del motor (1) aumenta por encima de un primer
umbral (S1) determinado.
Otro objeto de la presente invención es proponer
un dispositivo de refrigeración de un motor de vehículo automóvil,
paliando en todo o en parte inconvenientes de la técnica anterior
citados anteriormente.
Este objeto se alcanza mediante un dispositivo
de refrigeración de un motor de vehículo automóvil, del tipo que
comprende un circuito hidráulico (2) de fluido portador de calor,
asociado a una bomba (3) de circulación de éste a través del motor
(1) del vehículo y diferentes ramas (4, 5, 6, 7, 8, 44) del
circuito, en las cuales están dispuestos equipos térmicos (9, 10,
11, 12, 13, 140, 150, 160) del vehículo, estando al menos ciertas
ramas (4, 5, 6, 7, 8, 44) del circuito (2) provistas de accionadores
controlados electrónicamente (14, 15, 16, 17, 18, 29) de regulación
de la circulación del fluido en éstas, comprendiendo el dispositivo
medios (22) de adquisición de informaciones relativas a las
condiciones de funcionamiento del vehículo, conectadas a medios
(19) de control del funcionamiento de los accionadores (14, 15, 16,
17, 18, 29), para regular el volumen y el caudal de fluido en
circulación en el circuito hidráulico (2) con el fin de optimizar el
funcionamiento del motor (1), comprendiendo el circuito (2) una
rama (4) provista de un accionador (14) controlado electrónicamente
y provisto de medios (9) que forman radiador, siendo los medios (22)
de adquisición de informaciones aptos para determinar la
temperatura (T) del fluido de refrigeración, de manera que, cuando
la temperatura (T) del fluido es superior a una temperatura de
umbral (T2) determinada a partir de la cual el motor (1) es llamado
"caliente", los medios de control (19) regulan el caudal en la
rama (4) de radiador de manera que se mantiene la temperatura (T)
del líquido de refrigeración alrededor de un valor de referencia
(Tc) determinado, estando el accionador (14) de la rama (4) de
radiador constituido por una válvula termostática apta para ser
controlada electrónicamente, y presentando la curva representativa
de la apertura (0) de la válvula termostática (4), en función de la
temperatura (T) del fluido de refrigeración, una histéresis (h1, h2)
alrededor de la temperatura de referencia (Tc1, Tc2), de manera que
se regula la temperatura (T) del líquido de refrigeración a la
citada temperatura de referencia (Tc1, Tc2), caracterizado porque
los medios (19) de control cooperan con los medios (22) de
adquisición de informaciones para determinar la temperatura (Ta) del
aire de admisión del motor (1), de manera que aumente el caudal en
la citada rama (4) cuando la temperatura (Ta) del aire de admisión
del motor (1) aumenta por encima de un primer umbral (S1)
determinado.
Por otra parte, la invención puede comprender
una o varias de las características siguientes:
- la temperatura de referencia está comprendida
entre 60 y 120 grados aproximadamente,
- los medios de control cooperan con los medios
de adquisición de informaciones con el fin de determinar la
temperatura del aire de admisión del motor, de manera que aumente el
caudal en la citada rama cuando la temperatura del aire de admisión
del motor aumenta por encima de un primer umbral determinado,
- los medios de control cooperan con los medios
de adquisición de informaciones con el fin de determinar la
velocidad del vehículo de manera que aumente el caudal en la citada
rama cuando le velocidad del vehículo aumenta por encima de un
primer umbral determinado,
- los medios de control aumentan el caudal en la
rama de radiador cuando crece la velocidad del vehículo, de manera
que se asegure un caudal máximo en la rama cuando la velocidad del
vehículo alcanza un segundo umbral determinado,
- el dispositivo comprende medios de
ventilación, o "Grupo Moto Ventilador", aptos para cooperar con
los medios que forman radiador, asegurando los medios de control el
accionamiento de los medios de ventilación en función de la
temperatura del líquido de refrigeración, de manera que la velocidad
de rotación de los medios de ventilación aumente cuando la
temperatura del fluido de refrigeración crece,
- el aumento de la velocidad de rotación de los
medios de ventilación es accionado en función de la velocidad de
variación de la temperatura del líquido de refrigeración,
- la velocidad de rotación de los medios de
ventilación en función de la temperatura del líquido de
refrigeración describe una recta cuya pendiente es proporcional a
la velocidad de variación de la temperatura del líquido de
refrigeración,
- los medios de ventilación son puestos en
marcha cuando la temperatura del fluido de refrigeración es superior
a la temperatura de referencia y cuando el caudal del líquido de
refrigeración en la rama de radiador es sensiblemente máximo,
- los medios de control cooperan con los medios
de adquisición de informaciones con el fin de determinar la
temperatura del aire situado bajo la cubierta del vehículo de manera
que se pongan en marcha los medios de ventilación cuando la
temperatura del aire situado bajo la cubierta es superior a un
umbral determinado.
Otras particularidades y ventajas se harán
evidentes con la lectura de la descripción que sigue, hecha en
referencia a las figuras, en las cuales:
- la figura 1 representa esquemáticamente la
estructura y el funcionamiento de un ejemplo de realización del
dispositivo de refrigeración de acuerdo con la invención,
- la figura 2 representa, en un mismo gráfico,
un ejemplo de variación en función del tiempo t de la temperatura T
del líquido de refrigeración y de una primera temperatura de umbral
T1,
- la figura 3 representa la variación de una
temperatura de referencia Tc en función del par C del motor del
vehículo, a régimen motor constante,
- la figura 4 representa la variación del
porcentaje de apertura de la válvula de radiador en función de la
temperatura T del fluido de refrigeración,
- la figura 5 representa un ejemplo de variación
de la impulsión eléctrica I de accionamiento de la válvula de
radiador en función de la temperatura del aire de admisión Ta del
motor, de par, régimen y velocidad del vehículo constantes,
- la figura 6 representa el estado de apertura
de una válvula de by-pass en función de la
temperatura T del líquido de refrigeración,
- la figura 7 representa esquemáticamente un
ejemplo de acoplamiento de la apertura de la válvula de
by-pass en función de la apertura de la válvula de
radiador,
- la figura 8 representa dos ejemplos de
variación de la velocidad de rotación de un grupo moto ventilador,
en función de la variación de la temperatura T del líquido de
refrigeración.
La figura 1 representa un ejemplo de realización
preferido de un dispositivo de refrigeración de acuerdo con la
invención. El dispositivo de refrigeración comprende un circuito
hidráulico 2 que contiene un fluido portador de calor de
refrigeración.
Una bomba 3 hidráulica está asociada al circuito
2 con el fin de asegurar la circulación del fluido a través del
motor 1 y diferentes ramas 4, 5, 6, 7, 8, 44 del circuito 2.
Preferentemente, la bomba 3 es una bomba de tipo mecánico, sin
embargo, el empleo de una bomba eléctrica puede ser considerado
igualmente.
Las ramas 4, 5, 6, 7, 8, 44 del circuito 2 son
alimentadas de líquido de refrigeración a partir de una caja 122, o
"Caja de Salida de Agua" (BSE: "Boîtier de Sortie d'Eau").
La caja 122, que está fijada al motor 1, y preferentemente en la
culata del motor 1, asegura la recogida del líquido de refrigeración
que ha circulado en el motor 1. El líquido de refrigeración que ha
circulado en las ramas es recuperado, por su parte, por un colector
de entrada de agua 23 antes de su recirculación en el motor 1.
Ventajosamente, al menos algunas de las ramas 4,
5, 6, 7, 8, 44 del circuito 2 están provistas de respectivos
accionadores controlados electrónicamente 14, 15, 16, 17, 18, 29 de
regulación de la circulación del fluido en éstas. Los accionadores
controlados electrónicamente pueden ser, por ejemplo, electro
válvulas o válvulas termostáticas controladas eléctricamente, es
decir, termostatos controlados. Por otra parte, el dispositivo
comprende medios 22 de adquisición de informaciones relativas a las
condiciones de funcionamiento del vehículo. Los medios 22 de
adquisición están conectados a medios 19 de control del
funcionamiento de al menos una parte de los accionadores 14, 15,
16, 17, 18, 29, para regular el volumen y el caudal de fluido en
circulación en el circuito hidráulico 2 con el fin de optimizar el
funcionamiento del motor.
Los medios de control 19 o unidad de tratamiento
de información pueden comprender cualquier calculador apropiado,
tal como, por ejemplo, una "Caja de Servicio Inteligente" (BSI:
"Boîtier de Servitude Intelligent") de tipo conocido. El
calculador 20 está asociado a medios de almacenamiento de
información 21 que comprenden, por ejemplo, una memoria programable
y/o una memoria de sólo lectura. El calculador 20 está igualmente
conectado a medios 22 de adquisición de informaciones relativas a
las condiciones de funcionamiento del vehículo, que comprenden, por
ejemplo, diversos captadores u otros calculadores, tal como un
calculador de control del motor.
Preferentemente, los medios 22 de adquisición de
informaciones son aptos para determinar al menos uno de los
parámetros siguientes: el régimen del motor, el par del motor, la
velocidad del vehículo, la temperatura del aceite de lubricación
del motor, la temperatura del líquido de refrigeración del motor, la
temperatura de los gases de escape del motor, la temperatura del
aire exterior al vehículo y la temperatura en el interior del
habitáculo. Las diferentes informaciones relativas a las condiciones
de funcionamiento del vehículo son tratadas y analizadas por el
calculador 20, para controlar el funcionamiento de los accionadores
14, 15, 16, 17, 18, 29 y eventualmente el de la bomba 3.
De acuerdo con la invención, el caudal o volumen
de líquido de refrigeración admitido o no a circular en las
diferentes ramas 4, 5, 6, 7, 8, 44 del circuito 2 es función del
estado de calentamiento del motor 1. Por ejemplo, es posible
definir tres estados del motor 1, un primer estado en el cual el
motor es llamado "frío", un segundo en el cual el motor es
llamado "caliente", y un tercer estado llamado
"intermedio" entre los estados caliente y frío.
Preferentemente, el estado térmico del motor 1
está caracterizado en función de la temperatura T del líquido de
refrigeración, preferentemente a la salida del motor 1. Así, cuando
la temperatura del líquido de refrigeración es inferior a una
primera temperatura de umbral T1 determinada, el estado del motor 1
es llamado frío. Asimismo, cuando la temperatura T del líquido de
refrigeración es superior a una segunda temperatura de umbral T2
determinada, el estado del motor 1 es llamado caliente. Finalmente,
cuando la temperatura del líquido de refrigeración está comprendida
entre las temperaturas primera T1 y segunda T2 de umbral, el estado
del motor se llama intermedio.
La primera T1 y/o la segunda T2 temperaturas de
umbral pueden ser valores fijos o variables determinados en función
del tipo del motor 1. Preferentemente, la primera T1 y/o la segunda
T2 temperaturas de umbral son variables en función del tipo del
motor 1 y de al menos un parámetro de funcionamiento del motor 1.
Por ejemplo, las primera T1 y/o segunda T2 temperaturas de umbral
son funciones de la potencia media Pm proporcionada por el motor 1.
Es decir, que los medios de control 19 cooperan con los medios 22 de
adquisición para calcular la potencia media instantánea Pm
proporcionada por el motor 1.
Los medios de control 19 calculan a continuación
la primera T1 y/o la segunda T2 temperaturas de umbral, en función
de la potencia media Pm instantánea y de una modelización
determinada del funcionamiento del motor 1. La modelización del
motor define los estados frío, caliente e intermedio (primera T1 y
segunda T2 temperaturas de umbral) en función de la potencia media
Pm proporcionada por este último.
La potencia instantánea P(t) en
kilowatios (kW) proporcionada por el motor en el instante t está
dada por la relación siguiente: P(t) =
(2\pi.N.C)/(60x1000); en la cual N es el régimen instantáneo del
motor en vueltas/min y C es el par instantáneo del motor en N.m.
Los valores del régimen N y del par C pueden ser medidos por los
medios 22 de adquisición de datos, es decir, por captadores
apropiados. Usualmente, el régimen N del motor está comprendido
entre 0 y 6000 vueltas/min, aproximadamente, mientras que el par C
está comprendido entre 0 y 350 N.m, aproxima-
damente.
damente.
Los medios de control 19 calculan a continuación
la potencia P(t) proporcionada por el motor en el instante t
y la potencia media Pm(t) proporcionada por el motor en el
instante t. La potencia Pm(t) en el instante t puede ser
calculada mediante la relación siguiente:
Pm(t) =
[(t-1)xPm(t-1)+Pm(t)]/t,
en la cual
Pm(t-1) es la potencia media en el instante
(t-1). Se ha de entender que la potencia media
puede ser calculada mediante cualquier otra fórmula equivalente, tal
como:
Pm(t) =
[c.Pm(t-1)+kP(t)]/(c+k),
en la cual
Pm(t-1) es la potencia media en el instante
(t-1), P(t) la potencia instantánea en el
instante t, y c y k coeficientes de
ponderación.
El calculador 19 y/o los medios 21 de
almacenamiento de información pueden contener la modelización del
funcionamiento del motor 1, definiendo su estado frío, caliente e
intermedio (primera T1 y segunda T2 temperaturas de umbral) en
función de la potencia media Pm. Es decir, que para un tipo de motor
dado, se establecen empíricamente y/o mediante cálculo tablas de
correspondencia que proporcionan las temperaturas de umbral T1 y T2
en función de la potencia media Pm del motor 1. Estas tablas o
modelizaciones, que son función del tipo de motor, son, por
ejemplo, funciones polinomiales. La primera temperatura de umbral T1
es así, en general, una función decreciente de la potencia
media.
La primera temperatura de umbral T1 puede variar
entre 20 y 60 grados aproximadamente, y preferentemente entre 30 y
50 grados. La segunda temperatura de umbral T2 puede variar
aproximadamente entre 60 y 100 grados. Sin embargo, la segunda
temperatura de umbral T2 es, en general, sensiblemente constante
alrededor del valor de 80 grados.
Así, los medios de control 19 cooperan con los
medios 22 de adquisición de datos, para comparar la temperatura T
del líquido de refrigeración con las dos temperaturas de umbral T1 y
T2.
Por razones de simplificación, el valor de la
primera temperatura de umbral T1 puede ser mantenido por los medios
19 de control desde que la temperatura T medida del líquido de
refrigeración alcanza la primera temperatura de umbral T1. En
efecto, la figura 2 ilustra, en un mismo gráfico, un ejemplo de
variación en función del tiempo t: de la temperatura T del líquido
de refrigeración, y de la primera temperatura de umbral T1 (Pm) que
es función de la potencia media. Determinando estas temperaturas T y
T1 (Pm), se constata que, para una potencia media dada, a partir
del momento en el que la temperatura T del fluido alcanza el primer
valor de umbral T1, esta primera temperatura de umbral T1 varía
poco alrededor de una constante T1f.
En referencia a la figura 1, el circuito
comprende una rama 4 provista de un accionador controlado
electrónicamente 14 y provisto de medios 9 que forman radiador. Los
medios 9 de radiador pueden estar acoplados a un grupo moto
ventilador 30, que puede ser a su vez accionado por los medios de
control 19.
De acuerdo con la invención, los medios 22 de
adquisición de informaciones determinan la temperatura T del fluido
de refrigeración, de manera que, cuando ésta es superior a la
segunda temperatura de umbral T2, los medios de control 19 regulan
el caudal en la rama 4 de radiador de manera que mantienen la
temperatura T del líquido de refrigeración alrededor de un valor de
referencia Tc determinado.
La temperatura de referencia Tc es la
temperatura del líquido de refrigeración que asegura un
funcionamiento óptimo del motor 1. Esta temperatura de referencia
Tc está definida, por ejemplo, por una modelización del motor
correspondiente. La temperatura de referencia Tc está comprendida,
por ejemplo, entre 60 y 120 grados, y preferentemente entre 80 y
100 grados aproximadamente.
Preferentemente, los medios 19 de control
cooperan con los medios 22 de adquisición de informaciones para
determinar la temperatura de referencia Tc en función del régimen N
y/o del par C del motor 1.
Preferentemente, la temperatura de referencia Tc
es decreciente cuando el par C del motor 1 aumenta. Asimismo, la
temperatura de referencia Tc es decreciente cuando el régimen N del
motor 1 aumenta.
La figura 3 ilustra un ejemplo de curva
representativa de la variación de la temperatura de referencia Tc
en función del par C del motor, a régimen N constante. La
temperatura de referencia Tc describe sensiblemente un tramo de una
curva del tipo Tc = A1+(A2/Cn), en el cual Tc es la temperatura de
referencia, A1 y A2 constantes, C el par y n un entero superior o
igual a uno. Más precisamente, para un régimen N máximo Nmax del
orden, cuando el par C es inferior o igual a la mitad del par
máximo, la temperatura de referencia Tc es sensiblemente igual a
100 grados. Por otra parte, cuando el par C tiende hacia el par
máximo, la temperatura de referencia Tc tiende hacia 80 grados
aproximadamente.
De la misma manera, la curva representativa de
la variación de la temperatura de referencia Tc en función del par
C a régimen N constante, puede tener una forma general comparable a
la de la curva de la figura 3.
El accionador 14 de la rama 4 de radiador puede
estar constituido por una válvula termostática apta para ser
controlada electrónicamente. Usualmente, la válvula 14 puede
contener un elemento apto para dilatarse o para retraerse, con el
fin de regular el grado de apertura de la válvula en función de su
temperatura. Además, el elemento apto para dilatarse puede ser
igualmente calentado eléctricamente para accionar en tiempo real la
apertura y el cierre de la válvula.
La figura 4 representa dos ejemplos de variación
del porcentaje de apertura %O de la válvula termostática 14 de
radiador en función de la temperatura T del fluido de
refrigeración.
Más precisamente, la figura 4 ilustra dos
ejemplos de regulación de la temperatura T del líquido de
refrigeración alrededor respectivamente de dos temperaturas de
referencia Tc1, Tc2 distintas. Así, la curva de apertura O de la
válvula termostática 14 presenta una primera histéresis h1 alrededor
de la primera temperatura de referencia Tc1 y una segunda
histéresis h2 alrededor de la segunda temperatura de referencia Tc2.
El encadenamiento de las fases de cierre F1, de apertura progresiva
F2, de apertura F3, y de cierre progresivo F4 de la válvula 14 está
simbolizado por flechas.
La primera temperatura de referencia Tc1 puede
corresponder, por ejemplo, a una fase de fuerte solicitación del
motor, mientras que la segunda temperatura de referencia Tc2, que es
más elevada, puede corresponder a una solicitación más pequeña del
motor.
Se ha de entender que la invención no está
limitada al modo de realización preferido descrito anteriormente.
Así, el accionador 14 de la rama 4 de radiador puede estar
constituido por una válvula proporcional controlada
electrónicamente.
En este caso, cuando la temperatura T del fluido
de refrigeración es superior a la temperatura de referencia Tc en
una diferencia dT determinada del orden, por ejemplo, de 3 grados,
los medios de control 19 pueden aumentar la apertura de la válvula
14 proporcional. Asimismo, cuando la temperatura T del fluido de
refrigeración es inferior a la temperatura de referencia Tc en una
diferencia dT determinada del orden, por ejemplo, de 3 grados, los
medios de control 19 pueden disminuir la apertura de la válvula 14
proporcional.
Ventajosamente, los medios 19 de control pueden
cooperar con los medios 22 de adquisición de informaciones con el
fin de determinar la temperatura Ta del aire de admisión del motor 1
y aumentar el caudal de fluido de refrigeración en la rama 4 de
radiador cuando la temperatura Ta del aire de admisión del motor 1
aumenta por encima de un primer umbral S1 determinado.
Por otra parte, los medios 19 de control pueden
asegurar un caudal máximo en la rama 4 de radiador cuando la
temperatura Ta del aire de admisión del motor 1 alcanza un segundo
umbral S2 determinado. Los primero S1 y segundo S2 umbrales de
temperatura para el aire de admisión pueden ser del orden
respectivamente de 40 grados y 60 grados.
La figura 5 representa un ejemplo de variación
de la impulsión o intensidad eléctrica I de accionamiento de la
válvula 14 de radiador, en función de la temperatura Ta del aire de
admisión del motor, a régimen N, par C y velocidad del vehículo
constantes.
En referencia a la figura 5, I1 designa la
impulsión eléctrica entregada al accionador 14 (electro válvula
proporcional o termo válvula) para una temperatura de referencia Tc1
dada. Esta impulsión eléctrica I1, que está comprendida entre 0 y
100% de la impulsión máxima, define una apertura parcial determinada
del accionador 14. Cuando la temperatura Ta del aire de admisión
tiende hacia el primer umbral S1, la impulsión eléctrica 1
entregada al accionador 14 tiende hacia I1.
Cuando la temperatura Ta del aire de admisión
tiende hacia el segundo umbral S2, la impulsión eléctrica I
entregada al accionador 14 aumenta y tiende hacia la impulsión
máxima (100%), es decir, hacia la apertura total de la válvula 14.
Esto significa que, para una temperatura de referencia Tc dada que
define un caudal dado en la rama 4 de radiador, el aumento de la
temperatura Ta de admisión puede generar un aumento de caudal,
incluso cuando la temperatura de referencia Tc no varía.
De la misma manera, los medios 19 de control
pueden cooperar con los medios 22 de adquisición de informaciones
para determinar la velocidad del vehículo, de manera que aumente el
caudal en la citada rama 4 cuando la velocidad del vehículo aumenta
por encima de un primer umbral determinado.
Asimismo, los medios 19 de control pueden
asegurar un caudal máximo en la rama 4 de radiador cuando la
velocidad del vehículo alcanza un segundo umbral determinado.
La curva de variación de la impulsión o
intensidad eléctrica 1 de accionamiento de la válvula 14 de radiador
en función de la velocidad del vehículo puede tener una forma
general parecida a la de la curva de la figura 5.
Los umbrales de velocidad primero y segundo del
vehículo pueden ser del orden respectivamente de la mitad de la
velocidad máxima permitida y la velocidad máxima.
Como se ilustra en la figura 1, el circuito 2
comprende otra rama 5 provista de un accionador controlado
electrónicamente 15 y asociado a medios 10 que forman retorno
directo de fluido o by-pass. Los medios 19 de
control pueden regular la circulación del fluido de refrigeración
en la rama 5 de by-pass en función de la temperatura
T de este fluido. En particular, la cantidad de fluido admitida a
circular en la rama 5 de by-pass aumenta cuando la
temperatura del fluido crece desde la primera T1 hacia la segunda
temperatura de umbral T2. Preferentemente, el accionador controlado
electrónicamente 15 de la rama 5 de by-pass es del
tipo proporcional.
Como se representa en la figura 6, cuando la
temperatura T del fluido es inferior a la primera temperatura de
umbral T1, los medios de control 19 pueden limitar a un caudal de
fuga determinado la circulación de fluido en la rama 5 de
by-pass. Es decir, que el accionador 15 de la rama 5
de by-pass está parcialmente abierto Of. Por
ejemplo, la apertura parcial Of del accionador 15 puede asegurar un
caudal de fuga en la rama 5 de by-pass comprendido
entre 1/50 a 1/5 aproximadamente del caudal máximo de la rama 5.
Cuando la temperatura del fluido es superior a
la segunda temperatura de umbral T2, los medios de control 19
accionan al menos temporalmente la apertura total O del accionador
15 de by-pass (figura 6). Por otra parte, cuando la
temperatura del fluido está comprendida entre las temperaturas de
umbral primera T1 y segunda T2, el grado de apertura del accionador
15 puede ser, al menos temporalmente, proporcional a la temperatura
T del fluido de refrigeración. Más precisamente, entre T1 y T2, la
apertura del accionador 15 de by-pass crece cuando
la temperatura T del fluido crece y disminuye cuando la temperatura
T del fluido disminuye. La variación de la apertura del accionador
15 puede ser proporcional a la temperatura del fluido T.
Ventajosamente, la curva representativa de la
apertura del accionador 15 en función de la temperatura T del
fluido puede presentar una histéresis H. Es decir, que el aumento de
la apertura del accionador 15 comienza después de que la
temperatura del líquido T excede la primera temperatura de
referencia T1 en un primer valor E determinado. Asimismo, la
disminución de la apertura del accionador 15 comienza después de que
la temperatura T del líquido es inferior, en un primer valor E
determinado, a la segunda temperatura de referencia T2. Es decir,
que las aperturas y cierres del accionador 15 son realizadas de
manera desfasada con relación, respectivamente, a los umbrales de
temperaturas T1 y T2. Los valores E de estos desfases son, por
ejemplo, del orden de 5 grados.
Ventajosamente, cuando la temperatura T del
fluido es superior a la segunda temperatura de umbral T2, los
medios de control 19 pueden actuar sobre el accionador 15 de la rama
5 de by-pass en función de la apertura y el cierre
del accionador 14 de la rama 4 de radiador.
La figura 7 ilustra el porcentaje de apertura %O
de los accionadores 15, 14 de las ramas 5 de by-pass
y de radiador 4 en función de la temperatura T del líquido de
refrigeración. Como se representa en la figura 7, los medios de
control 19 pueden cerrar F el accionador 15 de la rama 5 de
by-pass cuando el accionador 14 de la rama 4 de
radiador está abierto O. Asimismo, el accionador 15 de la rama 5 de
by-pass está abierto O cuando el accionador 14 de
la rama 4 de radiador está cerrado F. Preferentemente, la apertura
del accionador 15 de la rama 5 de by-pass es
inversamente proporcional a la apertura del accionador 14 de la rama
4 de radiador.
Por otra parte, los cierres y aperturas del
accionador 15 de la rama 5 de by-pass pueden ser
realizados con un desfase de temperatura R determinado con relación
a las aperturas y cierres del accionador 14 de la rama 4 de
radiador. El desfase de temperatura R puede ser del orden de algunos
grados, por ejemplo cinco grados.
Como se representa en la figura 8, los medios de
control 19 pueden accionar los medios 30 de ventilación en función
de la temperatura del líquido de refrigeración. Más precisamente, la
velocidad de rotación de los medios 30 de ventilación puede
aumentar cuando la temperatura T del líquido de refrigeración
crece.
Preferentemente, la velocidad V de rotación de
los medios 30 de ventilación aumenta proporcionalmente a la
velocidad de variación de la temperatura del líquido de
refrigeración dT/dt.
La figura 8 ilustra dos ejemplos de rectas d1 y
d2 que representan la velocidad de rotación del grupo
moto-ventilador en función de la temperatura T del
líquido. Las dos rectas d1 y d2 tienen pendientes diferentes,
representativas cada una de una velocidad de variación dT/dt de la
temperatura T del líquido de refrigeración. La velocidad de
variación dT/dt de la temperatura T del líquido de refrigeración
puede ser calculada por los medios 19 de control.
Preferentemente, los medios 30 de ventilación
son puestos en marcha cuando la temperatura T del fluido de
refrigeración es superior a la temperatura de referencia Tc y cuando
el caudal del líquido de refrigeración en la rama 4 de radiador es
sensiblemente máximo.
Asimismo, los medios 19 de control pueden
cooperar con los medios 22 de adquisición de informaciones para
determinar la temperatura del aire situado bajo la cubierta del
vehículo, de manera que se pongan en marcha los medios 30 de
ventilación cuando la temperatura del aire situado bajo la cubierta
es superior a un umbral determinado.
Ventajosamente, los medios 22 de adquisición de
informaciones pueden estar conformados para detectar un eventual
fallo de al menos uno de los accionadores controlados
electrónicamente. De esta manera, cuando se detecta al menos un
fallo de un accionador y cualquiera que sea la temperatura del
fluido, los medios de control 19 pueden asegurar la circulación
libre del fluido en al menos algunas de las ramas, y preferentemente
en todas las ramas. Es decir, que cuando un fallo del sistema es
detectado, todas las válvulas del circuito 2 se abren.
Se concibe, por consiguiente, fácilmente, que
siendo el dispositivo de refrigeración de acuerdo con la invención
de estructura simple, permite gestionar en tiempo real y de manera
óptima los intercambios de calor.
Finalmente, aunque la invención haya sido
descrita asociada a modos de realización particulares, comprende
todos las equivalentes técnicos de los medios descritos.
Claims (11)
1. Procedimiento de refrigeración de un motor de
vehículo automóvil, consistente en regular el volumen y el caudal
de un fluido portador de calor de refrigeración en un circuito
hidráulico (2) provisto de una rama (4) provista de un accionador
(14) controlado electrónicamente y provisto de medios (9) que forman
radiador, comprendiendo el procedimiento una primera etapa de
determinación de la temperatura (T) del fluido de refrigeración,
una etapa de comparación de esta temperatura con una temperatura de
umbral (T2) determinada, a partir de la cual el motor (1) es
llamado "caliente", y, cuando la temperatura (T) del fluido es
superior a la temperatura de umbral (T2), el caudal en la rama (4)
de radiador es regulado de manera que se mantenga la temperatura
(T) del líquido de refrigeración alrededor de un valor de referencia
(Tc) determinado, presentando la curva representativa de la
apertura (0) de la válvula termostática (4) en función de la
temperatura (T) del fluido de refrigeración una histéresis (h1, h2)
alrededor de la temperatura de referencia (Tc1, Tc2), de manera que
se regula la temperatura (T) del líquido de refrigeración a la
citada temperatura de referencia (Tc1, Tc2), caracterizado
porque se determina la temperatura (Ta) del aire de admisión del
motor (1), de manera que aumenta el caudal en la citada rama (4)
cuando la temperatura (Ta) del aire de admisión del motor (1)
aumenta por encima de un primer umbral (S1) deter-
minado.
minado.
2. Dispositivo de refrigeración de un motor de
vehículo automóvil, del tipo que comprende un circuito hidráulico
(2) de fluido portador de calor, asociado a una bomba (3) de
circulación de éste a través del motor (1) del vehículo y
diferentes ramas (4, 5, 6, 7, 8, 44) del circuito, en las cuales
están dispuestos equipos térmicos (9, 10, 11, 12, 13, 140, 150,
160) del vehículo, estando al menos algunas ramas (4, 5, 6, 7, 8,
44) del circuito provistas de accionadores controlados
electrónicamente (14, 15, 16, 17, 18, 29) de regulación de la
circulación del fluido en éstas, comprendiendo el dispositivo
medios (22) de adquisición de informaciones relativas a las
condiciones de funcionamiento del vehículo, conectados a medios (19)
de control del funcionamiento de los accionadores (14, 15, 16, 17,
18, 29), para regular el volumen y el caudal de fluido en
circulación en el circuito hidráulico (2) con el fin de optimizar
el funcionamiento del motor (1), comprendiendo el circuito (2) una
rama (4) provista de un accionador (14) controlado electrónicamente
y provisto de medios (9) que forman radiador, siendo los medios
(22) de adquisición de informaciones aptos para determinar la
temperatura (T) del fluido de refrigeración de manera que, cuando
la temperatura (T) del fluido es superior a una temperatura de
umbral (T2) determinada, a partir de la cual el motor (1) es llamado
"caliente", los medios de control (19) regulan el caudal en la
rama (4) de radiador de manera que se mantiene la temperatura (T)
del líquido de refrigeración alrededor de un valor de referencia
(Tc) determinado, estando el accionador (14) de la rama (4) de
radiador constituido por una válvula termostática apta para ser
controlada electrónicamente, y presentando la curva representativa
de la apertura (0) de la válvula termostática (4), en función de la
temperatura (T) del fluido de refrigeración, una histéresis (h1,
h2) alrededor de la temperatura de referencia (Tc1, Tc2), de manera
que se regula la temperatura (T) del líquido de refrigeración a la
citada temperatura de referencia (Tc1, Tc2), caracterizado
porque los medios (19) de control cooperan con los medios (22) de
adquisición de informaciones, con el fin de determinar la
temperatura (Ta) del aire de admisión del motor (1), de manera que
aumenta el caudal en la citada rama (4) cuando la temperatura (Ta)
del aire de admisión del motor (1) aumenta por encima de un primer
umbral (S1)
determinado.
determinado.
3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
2, caracterizado porque la temperatura de referencia (Tc)
está comprendida entre 60 y 120 grados aproximadamente.
4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
2 ó 3, caracterizado porque los medios (19) de control
aumentan el caudal en la rama (4) de radiador cuando crece la
temperatura (Ta) del aire de admisión del motor (1), de manera que
aseguran un caudal máximo en la rama (4) cuando la temperatura (Ta)
del aire de admisión del motor (1) alcanza un segundo umbral (S2)
determinado.
5. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque los medios
(19) de control cooperan con los medios (22) de adquisición de
informaciones, con el fin de determinar la velocidad del vehículo,
de manera que aumenta el caudal en la citada rama (4) cuando la
velocidad del vehículo aumenta por encima de un primer umbral
determinado.
6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
5, caracterizado porque los medios (19) de control aumentan
el caudal en la rama (4) de radiador cuando aumenta la velocidad del
vehículo, de manera que aseguran un caudal máximo en la rama (4)
cuando la velocidad del vehículo alcanza un segundo umbral
determinado.
7. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque comprende
medios (30) de ventilación, o "Grupo Moto Ventilador", aptos
para cooperar con los medios (9) que forman radiador, asegurando
los medios de control (19) el accionamiento de los medios (30) de
ventilación en función de la temperatura (T) del líquido de
refrigeración, de manera que la velocidad (V) de rotación de los
medios (30) de ventilación aumenta cuando aumenta la temperatura
(T) del fluido de refrigeración.
8. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
7, caracterizado porque el aumento de la velocidad (V) de
rotación de los medios (30) de ventilación está controlado en
función de la velocidad de variación de la temperatura (T) del
líquido de refrigeración.
9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
8, caracterizado porque la velocidad de rotación de los
medios (30) de ventilación en función de la temperatura (T) del
líquido de refrigeración describe una recta cuya pendiente es
proporcional a la velocidad (dT) de variación de la temperatura del
líquido de refrigeración.
10. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque los medios
(30) de ventilación son puestos en marcha cuando la temperatura (T)
del fluido de refrigeración es superior a la temperatura de
referencia (Tc) y porque el caudal del líquido de refrigeración en
la rama (4) de radiador es sensiblemente máximo.
11. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque los medios
(19) de control cooperan con los medios (22) de adquisición de
informaciones con el fin determinar la temperatura del aire situado
bajo la cubierta del vehículo de manera que ponen en marcha los
medios (30) de ventilación cuando la temperatura del aire situado
bajo la cubierta es superior a un umbral determinado de la
temperatura del líquido situado en diferentes lugares del
bucle.
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